DE1223814B

DE1223814B - Process for the production of interference semiconductor systems

Info

Publication number: DE1223814B
Application number: DEJ16099A
Authority: DE
Inventors: John Carter Marinace
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-10-24
Filing date: 1959-03-03
Publication date: 1966-09-01
Also published as: GB843168A; FR75143E; NL211606A; GB844692A; DE1163458B; FR1172044A; NL109064C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRiFTEDITORIAL

Int. Ci.:Int. Ci .:

BOIjBOIj

Deutsche Kl.: 12 g-17/34 German class: 12 g- 17/34

Nummer: 1 223 814Number: 1 223 814

Aktenzeichen: J16099IV c/12 gFile number: J16099IV c / 12 g

Anmeldetag: 3. März 1959 Filing date: March 3, 1959

Auslegetag: 1. September 1966Opening day: September 1, 1966

.Die Erfindung befaßt sich mit ,dem Herstellen von .Störhalbleitersystemen,durch Diffusion. Bei dem bekannten Diffusionsverfahren läßt man die entsprechenden Störatome bei erhöhter Temperatur in den festen Halbleiterkristall eindiffundieren, ohne daß ein Schmelzen des Kristalls oder eine flüssige Legierung auftritt. Man kann bei diesem Verfahren die Verteilung und den Gradienten der Störstoffe bzw. des spezifischen Widerstandes im Halbleiterkörper sehr genau kontrollieren..The invention is concerned with the manufacture of Interference semiconductor systems, by diffusion. With the well-known Diffusion process one lets the corresponding impurity atoms at elevated temperature in the solid semiconductor crystal diffuse without melting the crystal or a liquid alloy occurs. You can use this method to do the distribution and the gradient of the impurities or the specific resistance in the semiconductor body check carefully.

Ist dabei im Fall des Transistors die Dotierung in der Basis nicht mehr homogen, sondern vom Emitter zum Kollektor hin abfallend, so entsteht in der Basis ein sogenanntes Driftfeld, das die Minoritätsträger sehr viel schneller vom Emitter zum Kollektor zieht, als dies bei homogener Basis möglich ist.In the case of the transistor, the doping is in the base is no longer homogeneous, but sloping down from the emitter to the collector This is based on a so-called drift field, which moves the minority carriers from the emitter to the collector much faster pulls than is possible with a homogeneous basis.

Ein weiterer mit dieser inhomogenen Dotierung verbundener Effekt ist der sogenannte Lawinen- oder Avalanche-Durchbruch, derart, daß die Wahrscheinlichkeit seines Auftretens bei unerwünscht niedrigen ao Werten der Sperrspannung verringert und im anderen Fall vergrößert wird. Wird z. B. ein pn-übergang mit einer hinreichend hohen Sperrspannung beansprucht, so können die Ladungsträger im elektrischen Feld der Sperrschicht so viel· Energie aufnehmen, daß sie durch Stoß weitere Ladungsträgerpaare erzeugen und der Strom, ähnlich wie bei einer Gasentladung, lawinenartig anwächst.Another effect associated with this inhomogeneous doping is the so-called avalanche or Avalanche breakthrough such that the probability of its occurrence at undesirably low ao Values of the reverse voltage is reduced and increased in the other case. Is z. B. a pn junction with a sufficiently high reverse voltage, so the charge carriers in the electric field the barrier layer absorb so much energy that it generate further pairs of charge carriers by impact and the current, similar to a gas discharge, grows like an avalanche.

Bei den bekannten Verfahren zum Herstellen von Halbleitersystemen durch Diffusion wird die Störstoff-Diffusion bei relativ hohen Temperaturen, im Fall des Germaniums etwa bei· 800° C, durchgeführt. Dies kommt daher, daß die Diffusion bei höheren Temperaturen viel schneller vor sich geht. Da aber der Diffusionsvorgang bei hohen Temperaturen über längere Zeit nur schwierig zu kontrollieren ist, ist man an einem schnellen Ablauf interessiert. Dies erfordert aber eine sehr reine Gasumgebung. Dies macht wiederum Schwierigkeiten und erfordert einen kostspieligen Aufwand an Hilfsmitteln; hinzu kommt, daß mit dem Durchlaufen eines großen Temperaturbereiches vom Erhitzen bis zum Abkühlen Störungen eintreten können.In the known methods for producing semiconductor systems by diffusion, the impurity diffusion at relatively high temperatures, in the case of germanium around 800 ° C. This is because the diffusion is much faster at higher temperatures. Here but the diffusion process is difficult to control over a long period of time at high temperatures you are interested in a quick process. However, this requires a very pure gas environment. this again creates difficulties and requires an expensive outlay in resources; come in addition, that with the passage through a large temperature range from heating to cooling disturbances can enter.

Die beim Bekannten bestehenden Nachteile und Schwierigkeiten zu beheben, ist die der Erfindung zugründe liegende Aufgabe.The invention is based on eliminating the disadvantages and difficulties that exist with the known lying task.

Für ein Verfahren zum Herstellen von Störhalbleitersystemen durch Oxydieren an der Halbleiteroberfläche und Eindiffundieren des in die Oxydschicht eingebrachten Störstoffs in das Halbleitermaterial selbst besteht danach die Erfindung darin, daß der Oxydüberzug aus dem Dampf einer den Stör-Verfahren zum Herstellen von
StörhalbleitersystemenFor a method for producing interfering semiconductor systems by oxidizing on the semiconductor surface and diffusing the impurity introduced into the oxide layer into the semiconductor material itself, the invention then consists in that the oxide coating is made from the vapor of one of the interfering processes for producing
Interference semiconductor systems

Anmelder:Applicant:

IBM Deutschland Internationale
Büro-Maschinen Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen, Tübinger Allee 49IBM Germany International
Büro-Maschinen Gesellschaft mb H.,
Sindelfingen, Tübinger Allee 49

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

John Carter Marinace, Yorktown Heights, N. Y.John Carter Marinace, Yorktown Heights, N.Y.

(V. St. A.)(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 4. Juni 1958V. St. v. America June 4th 1958

stoff enthaltenden Verbindung in Luftatmosphäre gebildet wird.substance-containing compound is formed in an air atmosphere.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Dampf- oder Gasdiffusionsverfahren bei Zimmerluftatmosphäre und bei erheblich niederen Temperaturen, als dies bisher möglich war, durchführbar ist, so daß eine schärfere Kontrolle der Störstoffdiffusion gewährleistet ist.The advantage of the invention is that the vapor or gas diffusion process in a room air atmosphere and is feasible at considerably lower temperatures than was previously possible, so that a more precise control of the diffusion of impurities is guaranteed.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Erleichterung der Diffusion beim Germanium, wobei die Oberflächenkonzentration des diffundierten Stoffes automatisch auf einen viel kleineren Wert gehalten werden kann als bei dem bekannten Dampfdiffusionsverfahren. Another advantage of the invention is that it facilitates the diffusion of germanium, wherein the surface concentration of the diffused substance is automatically kept at a much lower value than in the known vapor diffusion method.

Bei einem bekannten Verfahren zur Bildung von Sperrschichten in Halbleiter-Einkristallen, insbesondere aus Germanium oder Silicium, ist für die Kontrolle der Diffusion eine haftende Oxydschicht vorgesehen, die, anders als bei der Erfindung, entweder nur aus dem Oxyd des Halbleitergrundmaterials oder aus dem Oxyd einer Mischung des Halbleitermaterials mit einem auf die Kristalloberfläche niedergeschlagenen Metalls, z. B. Aluminium, besteht. Bei diesem' bekannten Verfahren wird der Dotierungsstoff auf die Oxydschicht aufgebracht. Die Dotierungsstoffe müssen daher beim Diffusionsprozeß zu-In a known method for forming barrier layers in semiconductor single crystals, in particular made of germanium or silicon, an adhesive oxide layer is provided to control diffusion, which, unlike the invention, either only from the oxide of the semiconductor base material or from the oxide of a mixture of the semiconductor material with one deposited on the crystal surface Metal, e.g. B. aluminum. In this' known method, the dopant is applied to the oxide layer. The dopants must therefore be added to the diffusion process

609 658/400609 658/400

nächst die gesamte Oxydschichtdicke durchsetzen, ehe sie in den Halbleiterkörper gelangen.next enforce the entire oxide layer thickness before they get into the semiconductor body.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnungen für eine beispielsweise Ausführungsform mit Weiterbildungen des Erfindungsgedankens beschrieben. - - 'The invention is described below with reference to the drawings for an example embodiment with developments of the inventive concept described. - - '

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung für die bei der Erfindung vorgesehenen Verfahrensschritte.1 shows a schematic representation for the method steps provided in the invention.

F i g. 2 zeigt als Beispiel einen PNP-Drift-Transistor, der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung herstellbar ist.F i g. Fig. 2 shows as an example a PNP drift transistor which is produced according to the method according to the invention can be produced.

An dem aus Germanium bestehenden Halbleiterkörper wird in Zimmerluftatmosphäre ein Oxyd aus solchen Dotierungsstoffen gebildet, wie sie als Akzeptoren oder als Donatoren im Halbleiterkörper erforderlich sind. Dann wird der Halbleiterkörper einer Temperatur von etwa 600° C ausgesetzt. Diese Temperatur ist nicht kritisch. Ein Vorteil der Erfindung besteht aber gerade darin, daß man mit einer wesentlich niedrigeren Temperatur (bisher 800⁰C) auskommt.On the semiconductor body consisting of germanium, an oxide is formed from such dopants as are required as acceptors or donors in the semiconductor body in a room atmosphere. The semiconductor body is then exposed to a temperature of approximately 600.degree. This temperature is not critical. One advantage of the invention, however, is precisely that a significantly lower temperature (previously 800 ^° C.) is sufficient.

Bei dieser Wärmebehandlung erhält das Germanium einen einheitlichen Oxydüberzug, der die Oberfläche des Germaniums gegen das Verunreinigen durch andere Elemente der Atmosphäre schützt. "Die sonst erforderliche Kontrolle der Atmosphäre läßt sich dann lockern. Das Ausmaß. dieser Lockerung kann daraus ersehen ,werden,. daß ein Verunreinigungsatom in 10 000 000 kristallatömen imstande ist, die Leitfähigkeit von Gennanium-Halbleitermaterial zu beeinflussen. Es war daher bisher nötig, auf eine sehr hohe Reinheit der Atmosphäre bei der Diffusion zu achten und das Ein-'bzw: Ausdiffundieren- von Verunreinigungsstoffen zu verhindern. , ,. ■ During this heat treatment, the germanium receives a uniform oxide coating, which protects the surface of the germanium against contamination by other elements in the atmosphere. "The otherwise necessary control of the atmosphere can then be relaxed. The extent of this relaxation can be seen from the fact that an impurity atom in 10,000,000 crystal atoms is able to influence the conductivity of Gennanium semiconductor material. to ensure that the atmosphere is very pure during diffusion and to prevent contaminants from diffusing in or out.,. ■

Nach erfolgter Diffusion wird das Oxyd entfernt. Das kann durch Ätzung oder nach anderen bekann- .._ ten Verfahren erfolgen. ·.'-. After diffusion has taken place, the oxide is removed. This can be known by etching or by other- .._ th procedure. · .'-.

Fig. 1 zeigt nun ein Arbeitsschema: In'einem ersten Verfahrensschritt wird ein Körper 1 aus Germanium-Halbleitermaterial, das z. B. vom p-Leitfähigkeitstyp ist, mit einem Oxydüberzug 2 bei Zimmeratmosphäre versehen. Der Oxydüberzug wird vorzugsweise gebildet durch Erhöhung der Temperatur, des Körpers auf einen über der Zimmertemperatur, liegenden Wert und durch Überstreichen des Körpers mit einem Dampf, der die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Verunreinigung enthält und der einen Oxydüberzug auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers bildet.Fig. 1 now shows a working scheme: In'einem The first process step is a body 1 made of germanium semiconductor material which, for. B. of the p-conductivity type is provided with an oxide coating 2 in room atmosphere. The oxide coating is preferred formed by increasing the temperature of the body to one above room temperature, lying value and by wiping the body with a vapor that represents the conductivity type Contains determining impurity and an oxide coating on the surface of the semiconductor body forms.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Temperatur auf etwa 600° C erhöht. Die Verunreinigung , diffundiert aus dem Oxyd .2 in den Halbleiterkörper 1 hinein und wandelt, dabei dessen Leitfähigkeitstyp, vom willkürlich dargestellten p-Typ in den n-Typ um. Dadurch entstehen ein n-Bereich 3 und ein ρητ Übergang 4 im Halbleiterkörper. Jetzt folgt ein drit- ._; ter Schritt, nämlich die Entfernung der Oxydschicht, z. B. durch Ätzen, so daß der Bereich 3 bloßliegt. Dieses Halbleitererzeugnis steht dann zur späteren Verwendung bei der Herstellung von Vorrichtungen zur Verfugung.In a second process step, the temperature is increased to around 600 ° C. The impurity diffuses out of the oxide .2 into the semiconductor body 1 and converts its conductivity type from the arbitrarily represented p-type to the n-type. This creates an n-area 3 and a ρητ transition 4 in the semiconductor body. Now a third follows. _; ter step, namely the removal of the oxide layer, e.g. B. by etching so that the area 3 is exposed. This semiconductor product is then available for later use in the manufacture of devices.

Ein Beispiel für eine solche spätere Verwendung geht aus Fig. 2 hervor, in der das mit Verfahrensschritt 3 nach F i g: 1 veranschaulichte Erzeugnis der Länge nach und längsseits der p-Schicht 1 aufgeschnitten wird und rechts und links die Enden abgeschnitten werden. Zu einzelnen Teilen der resultierenden Kristallstruktur werden ohmsche Anschlüsse hergestellt, und eine Legierungs-Emitter-Verbindung führt dann zur Bildung eines zum Stand der Technik gehörenden PNP-Legierungs-»Drift«-Transistors.An example of such a later use is shown in FIG. 2, in which the product illustrated with method step 3 according to FIG. 1 is shown in FIG Is cut lengthwise and alongside the p-layer 1 and cut off the ends on the right and left will. Ohmic connections are made to individual parts of the resulting crystal structure and an alloy-emitter junction then results in the formation of a prior art belonging PNP alloy "drift" transistor.

Der Transistor von F i g. 2 umfaßt einen Kollektorbereich, bestehend aus dem p-Bereich 1 des ursprünglichen Kristalls, einem n-Bereich 3, der dem diffundierten n-Bereich 3 der Darstellung von Schritt 3 nach F i g. 1 entspricht, und hat einen spezifischen Widerstandsgradienten, der zwischen einem niedrigen Wert an der Oberfläche und einem höheren Wert am Kollektorübergang 4, welcher dem pn-übergang 4 in Schritt 3 von F i g. 1 entspricht, abgestuft ist. Der spezifische Widerstand ist entfernungsmäßig so abgestuft, daß »Drift«-Felder- arn-Basisbereich 3 des in Herstellung befindlichen Transistors bestehen. Zur Oberfläche der Basis 3 des Transistors wird ein ohmscher Kontakt 5 hergestellt, der als Basiskontakt dient. Ein rekristallisierter p-Bereich 6 dient als; Emitter des Transistors. Der rekristallisierte p-Bereich 6 wird, gebildet ■ unter Verwendung der bekannten Legierungsverfahren, z. B. indem mit der n-Schicht 3.eine.aus Blei und Gallium (oder einer Kombination von. Indium und Gallium) bestehende Legierung bei einer Temperatur in Kontakt gebracht wird, die ausreicht,;um einen Teil des η-Bereichs aufzulösen und dadurch eine Vorherrschaft der Verunreinigungen zu bewirken, wodurch bei der Rekristallisation die Schicht 6 in den p-Leitfähigkeitstyp umge,-_t wandelt wird. Dann wird eine ohmsche Emitterleitung? zu dem oben beschriebenen Metallrest geführt, der den rekristallisierten Bereich bildet,, und, eine ohmsche Kollektorleitung 8 wird an dem ursprünglichen p-Bereich 1 angebracht. .
. Es ist ohne weiteres möglich, mit dem nach dem Verfahrensschritt 3t_; gemäß ..F i g..l dargestellten Produkt viele verschiedene Halbleiterstrukturen, in Übereinstimmung mit den Richtlinien- herzustellen, die durch den »Drift«-Transistor nach F i g. 2 veranschaulicht worden sind.. ■:-...:■The transistor of FIG. 2 comprises a collector region consisting of the p region 1 of the original crystal, an n region 3, which corresponds to the diffused n region 3 of the illustration of step 3 according to FIG. 1 corresponds, and has a specific resistance gradient between a low value on the surface and a higher value at the collector junction 4, which corresponds to the pn junction 4 in step 3 of FIG. 1 corresponds to is graded. The specific resistance is graded in terms of distance so that there are "drift" fields in the base region 3 of the transistor being manufactured. An ohmic contact 5, which serves as a base contact, is made to the surface of the base 3 of the transistor. A recrystallized p-type region 6 serves as; Emitter of the transistor. The recrystallized p-region 6 is formed using the known alloying methods, e.g. B. by bringing an alloy consisting of lead and gallium (or a combination of indium and gallium) into contact with the n-layer 3 at a temperature which is sufficient to dissolve part of the η range and thereby to bring about a predominance of the impurities, as a result of which the layer 6 is converted into the p-conductivity type during the recrystallization - _t . Then an ohmic emitter line? led to the above-described metal residue which forms the recrystallized region, and, an ohmic collector line 8 is attached to the original p-region 1. .
. It is easily possible, with the process step 3t _; according to ..F i g..l product represented many different semiconductor structures, in accordance with the guidelines, to be produced by the "drift" transistor according to FIG. 2 .. ■: -...: ■

Um die Darstellung anschaulicher zu gestalten, ist der Maßstab in F i g.-l und 2 etwas freier dargestellt worden, und um die Perspektive zu verdeutlichen, werden nachstehend- Beispiele angegeben, wobei es sich versteht, daß die gemachten speziellen Angaben nicht als Beschränkung der Erfindung ausgelegt werden sollen.To make the presentation clearer, is the scale in Figs. 1 and 2 is shown somewhat more freely has been, and for clarity of perspective, examples are given below, with it it is to be understood that the specific statements made are not to be construed as limiting the invention should be.

• Beispiel 1• Example 1

Plättchen aus Germanium vom p-Typ werden inbekannter Weise zurechtgeschnitten und poliert, so daß sie etwa quadratisch mit einer Seitenlänge von 12,7 mm und einer Dicke von etwa 0,13 mm sind. Dann werden.die Plättchen auf Glas auf einer Heizplatte in einer Dampfhaube aufgebracht und auf eine Temperatur von etwa 100° C erhitzt. Diese Temper ratur ist keineswegs kritisch, und es ist lediglich wichtig, daß die Temperatur genügend weit über die Zimmertemperatur hinaus erhöht wird, um die Oxy-· dationsgeschwindigkeit eines Diffusionsmaterials zu erhöhen. Höhere Temperaturen führen . zu einer schnelleren Oxyaditon. Über die erhitzten Plättchen wird ein Dampf aus Antimonpentachlorid geleitet. Es hat sich gezeigt, daß Zimmeratmosphären genügend Feuchtigkeit enthalten, - um den größten Teil des Antimonpentachlorids zu hydrolysieren, damit ein Antimonoxydüberzug auf der Oberfläche des Germaniumplättchens ,entsteht. Das Oxyd hat die FormP-type germanium platelets are becoming more known Way trimmed and polished so that they are roughly square with a side of 12.7 mm and a thickness of about 0.13 mm. Then the platelets are placed on glass on a hot plate Applied in a steam hood and heated to a temperature of about 100 ° C. This temper temperature is by no means critical, and it is only important that the temperature is sufficiently above the Room temperature is also increased in order to increase the rate of oxidation of a diffusion material raise. Higher temperatures result. to a faster oxyaditon. About the heated platelets a vapor of antimony pentachloride is passed. It has been shown that room atmospheres are sufficient Contain moisture - in order to hydrolyze most of the antimony pentachloride, with it a Antimony oxide coating on the surface of the germanium plate is formed. The oxide has the form

eines dünnen durchsichtigen Films. Es ist festgestellt worden, daß die Stärke des Films eine gewisse Wirkung auf die Eindringtiefe bei dem späteren Diffusionsschritt hat; aber diese Wirkung ist nicht kritisch. Stärken zwischen 2000 und 10000 Ä haben sich als geeignet erwiesen.a thin transparent film. It is established It has been suggested that the thickness of the film has a certain effect on the depth of penetration in the case of the later Has diffusion step; but this effect is not critical. Have strengths between 2000 and 10000 Å proved to be suitable.

Die Plättchen werden dann in eine saubere Heizröhre bei etwa 600° C eingelegt, bei welcher Temperatur die Orydation von Germanium sich als nicht stark gezeigt hat. Bei dieser Temperatur ist eine Zeitdauer von etwa 17 Stunden nötig, um eine Eindringungstiefe von etwa 0,003 mm zu bewirken, und etwa 38 Stunden sind für eine Eindringungstiefe von etwa 0,005 mm erforderlich. Nach der Diffusionsoperation werden die Plättchen in Salzsäure oder Fluorwasserstoffsäure geätzt, um die Oxydschicht zu entfernen. Die Plättchen sind dann ohne weitere Behandlung für die Verarbeitung zu »Drift«-Transistoren oder anderen Halbleitervorrichtungen bereit, wie in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben. aoThe platelets are then placed in a clean heating tube at about 600 ° C, at which temperature the orydation of germanium has not shown itself to be strong. At this temperature is a period of time of about 17 hours is necessary to effect a penetration depth of about 0.003 mm, and about 38 hours are required for a penetration depth of about 0.005 mm. After the diffusion operation, the platelets are placed in hydrochloric acid or Etched hydrofluoric acid to remove the oxide layer. The platelets are then without further treatment ready for processing into "drift" transistors or other semiconductor devices, as in connection with FIG. 2 described. ao

Example 2

Germaniumplättchen vom p-Typ werden nach einem bekannten Verfahren zurechtgeschnitten und poliert auf eine Dicke von etwa 0,13 mm und eine Seitenlänge von etwa 12,7 mm. Dann werden die Plättchen in eine Quarzröhre eingebracht, deren eines Ende versiegelt ist, nachdem zuvor ein Arsenspan nahe dem versiegelten Ende eingebracht worden ist. Die Germaniumplättchen werden so in der Röhre angeordnet, daß sie im Dampfbad des Arsens zwischen dem versiegelten und dem offenen Ende der Röhre liegen. Dann wird die Röhre in einen Heizofen gebracht, in dem die Plättchen eine Temperatur von etwa 600° C erhalten, und zwar ist die Temperatur in dem Heizofen so abgestuft, daß das Arsen in einem Bereich von etwa 100 bis 200° C liegt. Der Grund für diese Temperaturdifferenz besteht darin, daß Arsen bei hohen Temperaturen einen sehr hohen Dampfdruck hat, und es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Arsen auf einer niedrigeren Temperatur zu halten, um eine zu schnelle Dampfbildung zu verhindern. P-type germanium flakes are cut and formed by a known method polished to a thickness of about 0.13 mm and a side length of about 12.7 mm. Then the Platelets placed in a quartz tube, one end of which is sealed, after an arsenic chip has been introduced near the sealed end. The germanium platelets are arranged in the tube in such a way that that they are in the steam bath of the arsenic between the sealed and the open end of the tube lie. The tube is then placed in a heating furnace in which the platelets have a temperature of about 600 ° C obtained, and that the temperature in the heating furnace is graded so that the arsenic in one Range from about 100 to 200 ° C. The reason for this temperature difference is that arsenic has a very high vapor pressure at high temperatures, and it has proven advantageous to keep the arsenic at a lower temperature to prevent vapor formation too quickly.

In Zimmerluftatmosphäre bildet sich, da das eine Ende der Röhre offen ist, Arsentrioxyd (As₂O₃) und sublimiert über den Plättchen.In a room atmosphere, since one end of the tube is open, arsenic trioxide (As ₂ O ₃ ) forms and sublimes over the platelets.

Es erfolgt eine ausreichende Zersetzung, um eine angemessene Konzentration von Arsendiffundans auf der Germaniumoberfläche zu bilden. Nach Sublimierung des Arsentrioxyds (As₂O₃) über die Oberfläche der Plättchen befinden sich diese in dem in Schritt 1 nach F i g. 1 gezeigten Zustand. Die Temperatur wird dann auf 600° C für eine Zeitdauer erhöht, die von der gewünschten Eindringungstiefe abhängig ist, und zwar kann sie für ein spezifisches Beispiel 30 Stunden betragen und damit zu einer Eindringungstiefe eines η-Bereiches in den willkürlich als p-Typ bezeichneten Bereich von 0,005 mm führen, wie in Schritt 2 von F i g. 1 dargestellt. Dann wird die Temperatur herabgesetzt, und die Germaniumoberflächen werden in Salzsäure gereinigt, um das Oxyd zu entfernen, wie Schritt 3 von F i g. 1 zeigt. Jetzt ist das Halbleiterprodukt, um zu Transistoren oder anderen Vorrichtungen verarbeitet zu werden, wie es in Verbindung mit F i g. 2 dargestellt ist.Sufficient decomposition occurs to form an adequate concentration of arsenic diffundans on the germanium surface. After sublimation of the arsenic trioxide (As ₂ O ₃ ) over the surface of the platelets, these are in the step 1 according to FIG. 1 condition shown. The temperature is then increased to 600 ° C. for a period of time which depends on the desired depth of penetration, namely it can be 30 hours for a specific example and thus to a depth of penetration of an η range into the arbitrarily designated p-type area of 0.005 mm, as in step 2 of FIG. 1 shown. The temperature is then lowered and the germanium surfaces are cleaned in hydrochloric acid to remove the oxide, as in step 3 of FIG. 1 shows. Now the semiconductor product is ready to be made into transistors or other devices as described in connection with FIG. 2 is shown.

Die in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Schritte und Vorgänge sind nur diejenigen, die direkt das Verfahren nach der Erfindung beeinflussen, und da die Halbleitermaterialien eine solche Reinheit haben, daß ein Atom auf zehn Millionen ausreicht, um den Leitfähigkeitstyp zu verändern, muß sorgfältig vorgegangen werden, um zu verhindern, daß durch Verunreinigung oder bereits im Kristall befindliche Störstoffe die Ergebnisse des Verfahrens beeinflußt werden.The steps and operations described in the preceding examples are only those that are direct affect the method according to the invention, and since the semiconductor materials have such a purity have that one atom in ten million is enough to change the conductivity type, must be careful action should be taken to prevent contamination or already in the crystal Interfering substances can influence the results of the procedure.

Im vorstehenden ist ein Verfahren zur Einführung von den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungen in Germanium-Halbleitermaterial durch Diffusion beschrieben worden, wodurch eine Struktur entsteht, die einen Bereich abgestuften spezifischen Widerstands hat. Bei dem Verfahren ist keine Spezialatmosphäre nötig, es können niedrige Temperaturen verv/endet werden, und daher erfolgt die Diffusion genügend langsam, um eine sehr genaue Überwachung der Tiefe zu ermöglichen und die Oberflächenkonzentration des diffundierten Stoffes niedrig zu halten. Das Problem der Legierungsbildung, die bei den höheren, bisher verwendeten Temperaturen auftreten kann, wenn eine Konzentration der den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigung den Gleichgewichtsdampfdruck des Systems von Halbleiter und Verunreinigung erreicht, wird ausgeschaltet, so daß im ganzen gesehen das Verfahren nach der Erfindung zu einer völligen Lockerung vieler der Schwierigkeiten führt, die den Diffusionsoperationen anhaften, und eine größere Einfachheit und beträchtliche Einsparungen mit sich bringt.The above is a method of introduction of impurities in germanium semiconductor material due to diffusion, which determine the conductivity type has been described, creating a structure that has a graded specific area Has resistance. The process does not require a special atmosphere, low temperatures can be used The diffusion is slow enough to allow very close monitoring the depth and the surface concentration of the diffused substance is low to keep. The problem of alloy formation at the higher temperatures previously used can occur when a concentration of the impurity determining the conductivity type Equilibrium vapor pressure of the system of semiconductor and pollution is reached, is switched off, so that on the whole the method according to the invention leads to a complete relaxation of many of the Difficulties inherent in diffusion operations and greater simplicity and considerable Brings savings.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of interfering semiconductor systems by oxidizing the semiconductor surface and diffusing the impurity introduced into the oxide layer into the semiconductor material itself, characterized in that the oxide coating consists of the vapor of a compound containing the contaminant is formed in an air atmosphere.

2. The method according to claim 1, characterized in that the oxide coating is formed from the vapor of antimony pentachloride (SbCl ₅ ) or from arsenic trioxide (As ₂ O ₃ ).

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the oxide coating at a temperature of about 100 ° C in a strength of 2000 to 10000 Angstrom units is applied to the semiconductor surface.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that germanium flakes of the p-type in a tube, in particular quartz tube, are introduced that one end of this Tube is closed after an arsenic chip was previously introduced there, and that then at the same time the germanium platelets at a temperature of 600 ° C and the arsenic one Temperatures of 100 to 200 ° C can be exposed.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the oxide coating according to the diffusion, in particular by etching, is removed.

6. The method according to claim 5, characterized in that one of the oxide coating freed the surface of an emitter zone by

alloying an alloy containing the activator, in particular lead-gallium or Indium — gallium, and recrystallization of the same is formed and 'that on the other of the oxide

conductor body, the zones diffused from the oxide coating are removed.

Considered publications:

Coating-free surface sides of the half-5 ÜSA.-Patent No. 2,823,149.

1 sheet of drawings